NOTICIAS - Guía completa da máquina CMM e da medición

Que é unha máquina CMM?

Imaxina unha máquina de estilo CNC capaz de facer medidas extremadamente precisas dun xeito moi automatizado. Iso é o que fan as máquinas CMM.

CMM significa "Máquina de medición de coordenadas". Quizais sexan os últimos dispositivos de medición 3D en canto á súa combinación de flexibilidade, precisión e velocidade global.

Aplicacións de máquinas de medición de coordenadas

As máquinas de medición de coordenadas son valiosas en calquera momento hai que facer medicións precisas. E canto máis complexas ou numerosas sexan as medidas, máis vantaxoso é usar un CMM.

Normalmente os CMM úsanse para a inspección e o control de calidade. É dicir, úsanse para verificar que a parte cumpre os requisitos e especificacións do deseñador.

Tamén poden estar acostumadosEnxeñeiro inversopezas existentes facendo medicións precisas das súas características.

Quen inventou máquinas CMM?

As primeiras máquinas CMM foron desenvolvidas por Ferranti Company de Escocia nos anos cincuenta. Foron necesarios para a medición de precisión de pezas nas industrias aeroespaciais e de defensa. As primeiras máquinas só tiñan 2 eixes de movemento. Dea de Italia introduciu 3 máquinas do eixe na década de 1960. O control informático xurdiu a principios dos anos 70 e foi introducido por Sheffield de Estados Unidos.

Tipos de máquinas CMM

Hai cinco tipos de máquina de medición de coordenadas:

Tipo de ponte CMM: Neste deseño, o máis común, a cabeza CMM monta nunha ponte. Un lado da ponte anda nun carril na cama, e o outro é compatible cun coxín de aire ou outro método na cama sen un riel de guía.
Cantilver CMM: o volante apoia a ponte por só un lado.
Gantry CMM: O Gantry usa un carril de guía por ambos os dous lados, como un enrutador CNC. Estes son normalmente os maiores CMM, polo que precisan o soporte adicional.
Brazo horizontal CMM: Imaxe un volante, pero con toda a ponte que se move cara arriba e abaixo do brazo único que no seu propio eixe. Estes son os CMM menos precisos, pero poden medir grandes compoñentes como os corpos de automóbiles.
Tipo de brazo portátil CMM: Estas máquinas usan brazos articulados e normalmente están situados manualmente. En lugar de medir directamente XYZ, calculan coordenadas desde a posición rotativa de cada articulación e a lonxitude coñecida entre articulacións.

Cada un ten vantaxes e desvantaxes dependendo dos tipos de medicións que se deben realizar. Estes tipos refírense á estrutura da máquina que se usa para posicionar a súasondarelativo á parte que se mide.

Aquí tes unha mesa útil para axudar a comprender os pros e os contras:

Tipo CMM	Precisión	Flexibilidade	Mellor usado para medir
Ponte	Alto	Medio	Compoñentes de tamaño medio que requiren unha alta precisión
Volante	Máis alto	Baixo	Compoñentes máis pequenos que requiren unha precisión moi alta
Brazo horizontal	Baixo	Alto	Grandes compoñentes que requiren pouca precisión
Gantry	Alto	Medio	Grandes compoñentes que requiren unha alta precisión
Tipo de brazo portátil	O máis baixo	Máis alto	Cando a portabilidade é absolutamente os maiores criterios.

As sondas normalmente sitúanse en 3 dimensións - X, Y e Z. Non obstante, as máquinas máis sofisticadas tamén poden permitir que o ángulo das sondas se cambie permitindo que a medición en lugares a sonda non poida chegar doutro xeito. As táboas rotativas tamén se poden usar para mellorar a capacidade de enfoque de varias características.

Os CMM adoitan ser de granito e aluminio e usan rodamentos de aire

A sonda é o sensor que determina onde é a superficie da parte cando se fai unha medida.

Os tipos de sonda inclúen:

Mecánica
Óptico
Láser
Luz branca

As máquinas de medición de coordenadas úsanse de aproximadamente tres xeitos xerais:

Departamentos de control de calidade: aquí están normalmente gardados en cuartos limpos controlados polo clima para maximizar a súa precisión.
Piso de tenda: Aquí as CMM están entre as máquinas CNC para facilitar a realización de inspeccións como parte dunha célula de fabricación con viaxes mínimas entre o CMM e a máquina onde se están mecanizando pezas. Isto permite facer medicións anteriormente e potencialmente máis a miúdo o que leva a aforros a medida que se identifican os erros antes.
Portable: os CMM portátiles son fáciles de mover. Pódense usar nun chan de tenda ou incluso levar a un sitio remoto da instalación de fabricación para medir as pezas no campo.

Que precisión son as máquinas CMM (precisión de CMM)?

A precisión das máquinas de medición de coordenadas varía. Xeralmente, están dirixindo a precisión do micrómetro ou mellor. Pero non é tan sinxelo. Por unha cousa, o erro pode haber unha función de tamaño, polo que un erro de medición dun CMM pode especificarse como unha fórmula curta que inclúe a lonxitude da medida como variable.

Por exemplo, o CMM clásico global de Hexágono está listado como un CMM de todo propósito accesible e especifica a súa precisión como:

1.0 + l/300um

Esas medicións están en micras e L especifícase en MM. Entón, digamos que estamos intentando medir a lonxitude dunha función de 10 mm. A fórmula sería de 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ou 1,03 micras.

Un micron é unha milésima de mm, que é de aproximadamente 0,00003937 polgadas. Polo tanto, o erro ao medir a nosa lonxitude de 10 mm é de 0,00103 mm ou 0,00004055 polgadas. Isto supón menos de media media, un pequeno erro moi pequeno.

Por outra banda, debería ter precisión 10 veces o que intentamos medir. Polo tanto, isto significa que só podemos confiar nesta medición a 10 veces ese valor, ou 0,00005 polgadas. Aínda un erro bastante pequeno.

As cousas son aínda máis escasas para as medicións de CMM do chan da tenda. Se o CMM está aloxado nun laboratorio de inspección controlado pola temperatura, axuda moito. Pero no chan da tenda, as temperaturas poden variar bastante. Hai varias formas en que un CMM pode compensar a variación da temperatura, pero ningunha é perfecta.

Os fabricantes de CMM a miúdo especifican a precisión para unha banda de temperatura e segundo o estándar ISO 10360-2 para a precisión de CMM, unha banda típica é de 64-72F (18-22c). Isto é xenial a menos que a túa tenda sexa 86f no verán. Entón non tes unha boa especificación para o erro.

Algúns fabricantes darán un conxunto de escaleiras ou bandas de temperatura con diferentes especificacións de precisión. Pero que pasa se estás máis dun rango para a mesma carreira de pezas en diferentes horas do día ou días diferentes da semana?

Un comeza a ter que crear un orzamento de incerteza que permita peores casos. Se eses peores casos resultan en tolerancias inaceptables para as túas partes, necesítanse máis cambios de proceso:

Podes limitar o uso de CMM a determinadas horas do día cando o tempo caia en intervalos máis favorables.
Pode escoller só as pezas ou funcións de tolerancia máis baixas na máquina en horas particulares do día.
Os mellores CMM poden ter mellores características para os seus intervalos de temperatura. Pode que pague a pena aínda que poidan ser moito máis caros.

Por suposto, estas medidas causarán estragos na súa capacidade para programar con precisión os seus traballos. De súpeto estás pensando que un mellor control climático no chan da tenda pode ser un investimento que paga a pena.

Podes ver como toda esta medición está bastante atrevida.

O outro ingrediente que vai da man é como se especifican as tolerancias que deben ser comprobadas por CMM. O estándar de ouro é dimensionamento e tolerancia xeométrica (GD&T). Consulte o noso curso introdutorio en GD&T para saber máis.

Software CMM

CMM é de varios tipos de software. O estándar chámase DMIS, que significa estándar de interface de medición dimensional. Aínda que non é a interface de software principal para todos os fabricantes de CMM, a maioría deles polo menos o apoian.

Os fabricantes crearon os seus propios sabores únicos para engadir tarefas de medición non soportadas por DMIS.

DMIS

Como se mencionou DMIS, é o estándar, pero como o código G de CNC, hai moitos dialectos incluíndo:

PC-DMIS: versión de Hexágono
OpenDMIS
TouchDmis: Perceptron

MCOSMOS

Mcostmos é o software CMM de Nikon.

Calypso

Calypso é o software CMM de Zeiss.

Software CMM e CAD/CAM

Como se relaciona o software CMM e a programación co software CAD/CAM?

Hai moitos formatos de ficheiro CAD diferentes, así que comprobe con cales son compatibles co seu software CMM. A integración final chámase definición baseada en modelos (MBD). Con MBD, o modelo en si pódese usar para extraer dimensións para o CMM.

O MDB é bastante líder, polo que aínda non se usa na maioría dos casos.

Sondas, accesorios e accesorios CMM

Sondas CMM

Hai unha variedade de tipos e formas de sonda para facilitar moitas aplicacións diferentes.

Accesorios CMM

Os accesorios están aforrando tempo ao cargar e descargar pezas nun CMM, do mesmo xeito que nunha máquina CNC. Incluso podes conseguir que os CMM teñan cargadoras de paletas automáticas para maximizar o rendemento.